(57)【要約】【課題】キャビテーション効果を十分に生かすことができる微粒化装置の提供。【解決手段】被処理物を流入させる被処理物流入口と、前記被処理物流入口の先端の手前に取り付けたガス流入口及び処理物を流出する処理物流出口とを有する処理室とよりなる微粒化装置であって、前記被処理物流入口より高速でガス流と共に被処理物を処理室に流入し、該処理室にてキャビテーション作用により被処理物を粉砕し、しかる後、粉砕された処理物を処理物流出口より流出することを特徴とする微粒化装置である。【選択図】図１
2005230778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を流入させる被処理物流入口と、前記被処理物流入口の先端の手前に取り付けたガス流入口及び処理物を流出する処理物流出口とを有する処理室とよりなる微粒化装置であって、前記被処理物流入口より高速でガスと共に被処理物を処理室に流入し、該処理室にて被処理物を粉砕し、しかる後、粉砕された処理物を処理物流出口より流出することを特徴とする微粒化装置。
【請求項２】
上記被処理物およびガスを処理室に流入させる圧送手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の微粒化装置。
【請求項３】
上記被処理物流入口の流入方向に直交する断面積と処理室の被処理物の流入方向に直交する断面積との比が、１：５以上であることを特徴とする請求項1または２に記載の微粒化装置。
【請求項４】
処理室を多段とし、前段の処理物流出口を次の処理室の被処理物流入口とし、前段の処理物を被処理物として流入して粉砕させることを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の微粒化装置。
【請求項５】
１の処理室に、２以上の被処理物流入口を設け、処理室内で２以上の被処理物流入口から流入した被処理物が衝突するように流入させて処理することを特徴とする請求項１〜４の何れかの項に記載の微粒化装置。
【請求項６】
ガスがＣＯ２ガスまたは空気である請求項１〜５に記載の微粒化装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの項に記載の微粒化装置を用いて乳化材料を製造することを特徴とする分粒化装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品、食品、繊維、電磁製品、医療品、塗料、トナー、感光材料、磁気記録媒体などの種々な分野において使用される、液相中に固相を混合させたスラリー又は、水に油、又は油に水を混合させた液体において、これらに加圧、減圧、衝突の工程を繰り返すことにより超微粒子分散体を得るための微粒化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微粒化装置としては、対向衝突によって分散、破砕及び乳化等の粒子微細化を行う装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、高圧容器内に、高圧容器内の流体の流路に比べて十分小さな貫通孔が形成された厚みの薄い硬度の大きな物質から形成された板状体が設けられており、板状体の貫通孔の中央には、貫通孔に垂直な流出路が板状体の側面へつながっており、板状体の貫通孔の互いに反対の方向から供給された流体は、板状体の中央部において衝突して乳化させることによって乳化させる乳化装置を紹介している。
【０００４】
また特許文献２では、被破砕粒子を懸濁したスラリー状液体中に液体を高圧噴射するか、液体中に被破砕粒子を懸濁したスラリー状液体を高圧噴射することによって、被破砕粒子を粉砕して製造すること、また、これらを正面衝突させて被破砕粒子を粉砕して製造する微細粒子製造方法を紹介している。
【０００５】
特許文献３では、ほぼ同一直線上にあって、出口が接近対向するように配置された２つの流路と、該流路のいずれかの位置に設けられた該流路より小さい径の貫通孔とを有し、一方の貫通孔から噴射された液体が他方の貫通孔に届かないように配置したことを特徴とする粒子微粒化装置を紹介している。
【特許文献１】特開平６−４７２６４
【特許文献２】特開平１０−１３７６１８
【特許文献３】特開２００３−１０７９
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献１に記す装置は、貫通孔内で互いの反対方向からの流体同志を直接衝突させる技術の場合には、この衝突によって粉砕されるものの、まだ粉砕効率がよくないという問題がある。
【０００７】
また前記特許文献２に記す微細粒子製造方法によれば、液体の高圧噴射によって誘起される噴流線断層内の剪断層内の剪断力が容器内のスラリー状液体中で発生するキャビテーションによる衝撃圧によってスラリー状液体の粒子が破砕されるものであるが、容器内のスラリーと、高圧噴射された液体との衝突機会が十分でなく、また高圧噴射された液体のみのキャビテーションによる破砕に依存している、またバッチ方式のため、連続処理できないという問題がある。
【０００８】
また前記特許文献３に記す粒子微細化装置によれば、貫通孔を通過するときの減圧による粒子にわずかに存在する気相の膨張、キャビテーション効果と衝突エネルギーを利用したものであるが、キャビテーション効果は粒子にわずかに存在する気相の膨張のみに頼っており、キャビテーション効果による粒子の破砕は十分に生かされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、キャビテーション効果を十分に生かすことができる微粒化装置を提供すること、さらには衝突エネルギー効果も利用し、連続処理することもできる微粒化装置を提供すること、さらにはこれらの課題を解決した微粒化装置の利用方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の微粒化装置は、被処理物を流入させる被処理物流入口と、前記被処理物流入口の先端の手前に取り付けたガス流入口及び処理物を流出する処理物流出口とを有する処理室とよりなる微粒化装置であって、前記被処理物流入口より高速でガス流と共に被処理物を処理室に流入し、該処理室にて被処理物を粉砕し、しかる後、粉砕された処理物を処理物流出口より流出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速で被処理物を流入させる被処理物流入口と、前記被処理物流入口手前に取り付けたガス流入口と、被処理物とガスの混合物を流入し、混合粉砕する処理室と、混合粉砕された処理物が流出する処理物流出口とを有する微粒化装置により、キャビテーション効果を十分に生かすことができる微粒化装置を提供すること、さらには衝突エネルギー効果も利用し、連続処理することもできる微粒化装置を提供すること、またこの発明による微粒化装置の利用方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明について詳細に述べる。
本発明においては被処理物を流入させる被処理物流入口はその高速により、被処理物流入口を通過する際、瞬間的に減圧される。このため、被処理物流入口手前にガス流入口を取り付ければ、ガスが自動的に被処理物に混入される。この発明により、被処理物とガスの混合体ができ、キャビテーション効果をより十分に生かすことができる。キャビテーション効果とは、高速で流れる液体の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気のポケットが生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことを言い、このキャビティ崩壊の際に瞬間的に非常に高い圧力が発生し、強い破壊力が生じ、粒子を微粒子化することができる。
【００１３】
本発明の微粒化装置は、被処理物およびガスを流入させる際に、それぞれ圧送手段を具備することが好ましい。圧送手段を設け、またガスを流入する際にも圧送手段を設けることにより、ガスを被処理物により容易に混入させることができ、キャビテーション効果をより十分に生かすことができるからである。圧送手段としては通常使用されているコンプレッサー等を使用すればよい。
【００１４】
被処理物流入口の被処理物の流入方向に直交する断面積に比して、処理室の被処理物の流入方向に直交する断面積がより大きいほうが、本発明のキャビテーション効果をより十分に生かすことができるので、本発明においては、被処理物流入口の被処理物の流入方向に直交する断面積と処理室の被処理物の流入方向に直交する断面積との比が、１：５以上、好ましくは１：３０以上とするのがよい。
【００１５】
また本発明の微粒化装置は、処理室を多段に設けても良い。即ち、第１の処理室の処理物流出口を第２の被処理物流入口とし、第１の処理室で処理を受けた処理物を第２の処理室の被処理物として第２の処理室に流入し、ここで混合粉砕した処理物を第２の処理物流出口より流出させ、更に、第３処理室、第４処理室等のように順次繰り返し行っても良い。このように一度微粒化した第１の処理物をさらに第２の被処理物流入口から第２の処理室に流入させることにより、第２の被処理物流入口で高速化され、キャビテーション効果によりさらに粒子を微粒化することができる。
【００１６】
本発明において微粒化されるものとしては、特に限定はないが、具体的に例示すると、化粧品原料、乳化剤原料、食品原料例えば豆腐用の大豆、塗料用原料などの微粉砕化される原料等を挙げることが出来る。同様に本発明の装置において使用できるガスについても特に限定されるのもではないが、通常ＣＯ２ガスまたは空気である。特に、ＣＯ２ガスは水への吸収性が良く、キャビテーション効果を上昇することができる。また空気でも空気を混入しない場合に比して、キャビテーション効果をより発揮することができる。
【００１７】
そして、この装置により、例えば、１００〜７００μｍの粒子を１０〜１００μｍの大きさまで微粒化できるので、例えば乳化材料等の製造或いは超微粒子分散体の製造に利用できる。
さらに本発明の微粒化装置の利用方法は、上に記載した微粒化装置を用いて豆乳または豆腐を製造することを特徴としている。
【００１８】
〔実施例〕
以下、本発明の実施例として図面に基づいて更に具体的に説明する。
実施例  １
図１は、本発明の第１実施例である微粒化装置１０の構成を模式的に表した断面図であり、図（ａ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図であり、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
被破砕粒子を懸濁したスラリー状液体である被処理物は高速圧送手段Ｐにより、被処理物流入口１１に圧送される。一方圧送空気がコンプレッサＣより空気流入口１２に圧送され、第１の被処理物流入口１１内で空気が被処理物に混入される。この空気の混入により、キャビテーション効果を高めることができる。なお、図１に記すように、コンプレッサＣを用いて空気を圧送しなくても、空気流入口１２を設けていれば、被処理物が第１の被処理物流入口１１内を高速で通過するため、第１の被処理物流入口１１内の圧力が低下し、ある程度の空気を混入させることができる。
高速圧送された被処理物は第１の処理室１３内に噴射される。この際の高圧噴射によって生ずる剪断力、キャビテーション、壁面への衝突などの効果により、被処理物は微粒化される。
処理された被処理物は第１の処理物流出口１４ａから第２の被処理物流入口１４ｂに通じている。第１の処理物流出口１４ａは図２に示すように第１の被処理物流入口１１に対向する位置から離れた位置に設け、被処理物の壁面への衝突による粉砕効果をも考慮している。
第１の処理室１３内に滞留した被処理物は第２の被処理物流入口１４ｂで再び高速化され、第２の処理室１５内に高圧噴射され、この際にも剪断力、キャビテーション、壁面への衝突などの効果により、被処理物はさらに微粒化される。
ここでも、被処理物は空気流入口１２から空気が混入されたままになっているため、より高いキャビテーション効果を得ることができる。
さらに、処理された被処理物は第２の処理物流出口１６ａから第３の被処理物流入口１６ｂに通じ、第２の処理室１５内に滞留した被処理物は第３の被処理物流入口１６ｂで再び高速化され、第３の処理室１７内に高圧噴射され、この際にも剪断力、キャビテーション、壁面への衝突などの効果により、被処理物はさらに微粒化される。
このように、繰り返して微粒化された処理物は第３の処理物流出口１８から流出される。
この第１の実施例で採用する微粒化装置は、図１に示すように２枚の板状体のうち、１枚の板状体１０ａには、第１の被処理物流入口１１、空気流入口１２、第１の処理室１３、第１の処理物流出口１４ａ、第２の被処理物流入口１４ｂ、第２の処理室１５、第２の処理物流出口１６ａ、第３の被処理物流入口１６ｂ、第３の処理室１７および第３の処理物流出口１８が形成されている。他の１枚の板状体１０ｂには、第１の処理室１３、第２の処理室１５、第３の処理室１７が形成されている。これら２枚の板状体を重ね合わせることによって、第１の実施例で採用する微粒化装置が形成される。
なお、これら第１の被処理物流入口１１、空気流入口１２、第１の処理室１３、第１の処理物流出口１４ａ、第２の被処理物流入口１４ｂ、第２の処理室１５、第２の処理物流出口１６ａ、第３の被処理物流入口１６ｂ、第３の処理室１７および第３の処理物流出口１８は横方向の断面が円形または楕円形であってもよく、この場合は上記１枚の板状体にはそれぞれが横方向の断面が半円または半楕円状に形成され、上記他の１枚の板状体１０ｂにも、第１の被処理物流入口１１、空気流入口１２、第１の処理室１３、第１の処理物流出口１４ａ、第２の被処理物流入口１４ｂ、第２の処理室１５、第２の処理物流出口１６ａ、第３の被処理物流入口１６ｂ、第３の処理室１７および第３の処理物流出口１８が横方向の断面がそれぞれ半円または半楕円状に形成される。
また図１は板状体に実施１で採用する微粒化装置が形成されたものであるが、各構成部分をパイプ状および円筒状で形成させていてもよい。
【００１９】
実施例  ２
図２は、本発明の第２実施形態の微粒化装置２０の構成を模式的に表した図である。
被処理物は高速圧送機Ｐより２本に分かれている被処理物流入口２１に圧送され、被処理物流入口２１は２本に分かれ、被処理物流入口２１の２本の先端２１ａは処理室２３内で向かい合っている。２本の被処理物流入口２１のそれぞれには被処理物流入口２１の２本の先端２１ａの手前でコンプレッサＣより圧送された空気が空気流入口２２より圧送され、被処理物に空気が混入される。空気が混入した被処理物が２本の被処理物流入口の先端２１ｂから高圧噴射されることにより、剪断力、キャビテーション、被処理物同志の衝突などの効果により、被処理物は微粒化される。処理物２６は処理物流出口２４より流出し、貯留器２６に貯留される。
この工程を２回以上繰り返して処理物２６をさらに微粒化してもよい。
また、密閉系で、処理物流出口２４から通じて２本に分かれる第２の被処理物流入口、第２の処理室を設け、第２の処理室内で２本に別れた第２の被処理物流入口の先端を対向させて、再度被処理物を２本の被処理物流入口の先端２１ｂから高圧噴射することにより、処理物をさらに微粒化することもできる。また目的に応じて第３、第４の被処理物流入口、処理室などを設けることにより、連続的に被処理物を微粒化することができる。
【００２０】
実施例  ３
図３は、本発明の第３実施形態の微粒化装置３０の構成を模式的に表した断面図である。
板状体３０ａの内側に第１の被処理物流入口３１（３１ａ、３１ｂを含む）、第１の処理室、第１の処理物流出口３４ａ、第２の被処理物流入口３４ｂ、第２の処理室３５および第２の処理物流出口３６などの外側の壁を形成するために、溝とほぼ円形およびほぼ楕円形を組み合わせた空間を設ける。この空間の内側には第１の被処理物流入口３１（３１ａ、３１ｂ含む）、第１の処理室、第１の処理物流出口３４ａ、第２の被処理物流入口３４ｂ、第２の処理室３５および第２の処理物流出口３６などの内側の壁を形成するために、遮蔽コア３０ｂ、３０ｃが設けられている。さらに板状体３０ａには第１の被処理物流入口３１の先端３１ｂの手前に通ずるように、空気流入口３２として溝が設けられている。
この板状体の外側の部分３０ａ内側に形成した遮蔽コア３０ｂにより、第１の被処理物流入口３１は第１の遮蔽コア３０ｂの上部で２方向に別れる。２方向に別れた被処理物流入口３１の先端部３１ｂは、板状体の外側の部分３０ａの内側に形成した遮蔽コア３０ｂにより細くなるように形成されている。板状体の外側の部分３０ａと第１の遮蔽コア３０ｂの下部と第２の遮蔽コア３０ｃの上部により、ほぼ円形の空洞である第１の処理室３３が形成される。板状体の外側の部分３０ａと第２の遮蔽コア３０ｃにより２方向に第１の処理物流出口３４ａが形成され、先端が細く形成された第２の被処理物流入口３４ｂに通じている。板状体の外側の部分３０ａと第２の遮蔽コア３０ｂの下部により、ほぼ円形の空洞である第２の処理室３３が形成される。第２の処理室３３の下部には第２の処理物流出口３６が形成されている。
被処理物は高圧圧送手段Ｐにより、第１の被処理物流入口３１に圧入される。圧入された被処理物は遮蔽コア３０ｂの上部で２方向に別れ、第１の被処理物流入口の先端３１ｂに向かう。第１の被処理物流入口の先端３１ｂの手前でコンプレッサＣから空気が圧入され、被処理物に空気が混入する。被処理物は２の第１の被処理物流入口の先端３１ｂから第１の処理室３３内で互いに衝突するように高速噴射される。この際の高圧噴射によって生ずる剪断力、キャビテーション、被処理物同志の衝突、壁面への衝突などの効果により、被処理物は微粒化される。
微粒化された処理物は２方向に分かれた第１の処理物流出口３４ｂから第２の被処理物流入口３４ｂに通じ、再び第２の被処理物流入口３４ｂの先端から第２の処理室３５内で互いに衝突するように、高速噴射される。この際の高圧噴射によって生ずる剪断力、キャビテーション、被処理物同志の衝突、壁面への衝突などの効果により、被処理物はさらに微粒化される。微粒化された処理物は第２の処理物流出口３６から流出する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態である微粒化装置１０の構成を模式的に表した断面図であり、図（ａ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図であり、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の微粒化装置２０の構成を模式的に表した図である。
【図３】本発明の第３実施形態の微粒化装置３０の構成を模式的に表した断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  第１実施形態である微粒化装置      １０ａ    １枚の板状体
１０ｂ  他の１枚の板状体      １１  第１の被処理物流入口
１２  空気流入口      １３  第１の処理室
１４ａ  第１の処理物流出口      １４ｂ  第２の被処理物流入口
１５  第２の処理室      １６ａ  第２の処理物流出口
１６ｂ  第３の被処理物流入口      １７  第３の処理室
１８  第３の処理物流出口      Ｐ  高速圧送機
Ｃ  コンプレッサ
２０  第２実施形態である微粒化装置      ２１  被処理物流入口
２１ｂ  被処理物流入口の先端      ２２  空気流入口
２３  処理室      ２４  処理物流出口      ２５  貯留器
２６  処理物      ３０  第３実施形態である微粒化装置
３０ａ  板状体の外側の部分      ３０ｂ  遮蔽コア
３０ｃ  遮蔽コア      ３１  第１の被処理物流入口
３１ｂ  第１の被処理物流入口の先端      ３２  空気流入口
３３  第１の処理室      ３４ａ  第１の処理物流出口
３４ｂ  第２の被処理物流入口      ３５  第２の処理室
３６  第２の処理物流出口
【図１】
2005230778.tif 000003
【図２】
2005230778.tif 000004
【図３】
2005230778.tif 000005